Verfahren und Vorrichtung zum Fertigen von Linsenpaketen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Linsenpakets aus mehreren einzelnen Linsen und das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Linsenpaket.

Ein Linsenpaket ist ein optisches Element, welches sich aus einer Mehrzahl von Linsen zusammensetzt und beispielsweise im bzw. als Objektiv einer Kamera Verwendung findet. Das gegenständliche Verfahren betrifft insbesondere die automatisierte Herstellung eines kostengünstigen Linsenpakets in Massenproduktion, wobei jede Linse des Linsenpakets in einer eigenen Arbeitsstation in aufeinanderfolgenden Schritten hinzugefügt wird. Die Ausrichtung der Linsen zueinander erfolgt unter optischer Kontrolle (active optical Alignment). Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, bei der aktiven, optischen Ausrichtung von einzelnen Linsen, diese optisch zu vermessen und danach deren optische Achse mit den optischen Achsen der bereits eingesetzten Linsen und/oder der geometrischen Achse des Linsenhalters auszurichten. Dieser Vorgang ist relativ zeitintensiv und wird daher meist nur bei großen Objektiven mit hoher geforderter Präzision angewandt.

Nach dem Stand der Technik ist es weiters bekannt, fertige Objektive bzw. bereits zusammengestellte Linsenpakete aktiv, optisch bezüglich des Bildsensors der Kamera auszurichten. Dabei wird mit dem Bildsensor durch das Objektiv hindurch ein Testbild aufgenommen, woraufhin bei Verzerrung bzw. Unschärfe des aufgenommenen Bildes die Position des Objektivs bezüglich des Fotosensors korrigiert wird, bis eine optimale Abbildung des Testbilds erreicht wird. Sobald das Objektiv und der Bildsensor exakt zueinander ausgerichtet sind, werden diese in ihrer Position zueinander fixiert, wobei dies meist durch Kleben erfolgt. Vorteilhaft an dieser Methode ist, dass die Ausrichtung rasch erfolgen kann, nachteilig ist, dass diese Methode erst beim fertig zusammengestellten Objektiv bzw. Linsenpaket durchführbar ist, da nur vom vollständigen Objektiv bzw. Linsenpaket das Testbild richtig abgebildet wird.

Eine weitere Methode zur aktiven, optischen Positionierung von Linsen eines Linsenpakets ist, diese vorerst provisorisch in einem Linsenhalter zu platzieren und nach Einsetzen aller Linsen deren Position zu korrigieren und nachfolgend dauerhaft zu fixieren. Diese Methode kommt nur bei der manuellen Fertigung von Objektiven zum Einsatz.

In der US 201 1063739 A1 ist ein Verfahren zum Zusammenstellen eines Objektivs gezeigt, bei welchem die letzte Linse eines Linsenpakets unter optischer Kontrolle aktiv ausgerichtet wird. Die übrigen Linsen wurden zuvor in einen Linsenhalter eingepasst, bzw. über Passflächen an den Linsen selbst zueinander ausgerichtet bzw. fixiert. Durch das aktive optische Ausrichten der letzten Linse in der x-y- Ebene können Abweichung der optischen Achse des gesamten Linsenpakets korrigiert werden. Nachteilig ist, dass nur die letzte Linse aktiv optisch ausgerichtet wird, sodass für die übrigen Linsen und der Passflächen eine sehr hohe Präzision erforderlich ist. Aus der JP 2005283716 A ist es bekannt, die oberste und unterste Linse eines Linsenpakets, umfassend drei Linsen, unter optischer Kontrolle auszurichten. Dabei ist die mittlere Linse in einem Halter fixiert und die beiden äußeren Linsen sind jeweils in einem Greifer platziert und werden gegen die mittlere Linse gedrückt. Durch gleichzeitige bzw. abwechselnde Ausrichtung bzw. Positionsänderung der beiden äußeren Linsen mit den Greifern in der x-y-Ebene können die optischen Achsen der drei Linsen gut ausgerichtet werden, wenn die Linsen und deren Kontaktflächen sehr exakt gefertigt sind. In der JP 2005283716 A ist die Vorrichtung als Standgerät mit manueller Bedienung beschrieben. Aufgrund der gleichzeitigen Handhabung und Ausrichtung der beiden äußeren Linsen ist die Vorrichtung relativ komplex und für eine Linienfertigung nur bedingt geeignet. Nachteilig ist, dass die Handhabung und Ausrichtung der beiden äußeren Linsen in einer Vorrichtung zeitintensiv ist und eine beidseitige Zugänglichkeit der mittleren Linse erfordert.

Ferner ist aus der DE 10250074 A1 ein Verfahren zum Anbringen von optischen Bauelementen an der Montagefläche eines Substrats bekannt, wobei beim Anbringen die Transmission des optischen Bauelements optimiert wird und nach optimaler Ausrichtung das optische Bauelement durch Laserstrahlbonden fixiert wird. Da das Laserstrahlbonden erfolgt, indem ein Laserstrahl durch das optischen Bauelementen hindurch die Montagefläche am Substrat erhitzt, ist dieses für das Zusammenstellen von Linsenpaketen nicht ohne weiteres anwendbar. Das wenig komplexe Ausrichten von optischen Bauelementen aufgrund von Transmission und Reflexion, welches bei optischen Elementen zur Datenübertragung eine Rolle spielt, beinhaltet zudem keine ersichtliche Lehre, die auf das komplexe Zusammenstellen von Objektiven aus mehreren Einzellinsen übertragbar wäre.

Aus der WO 20080906822 A1 ist ein Verfahren zur Zusammenstellung eines Linsenpakets ohne Linsenhalter beschrieben. Die Linsen sind aus Kunststoff gegossen und weisen einen ringförmigen Abschnitt auf, welcher den optischen Teil der Linse umgibt. Der ringförmige

Abschnitt bildet eine obere und untere Referenzfläche, wobei die Linsen an ihren Referenzflächen aneinander liegen. Die Ausrichtung der Linsen erfolgt dadurch, dass die Linsen entlang der Referenzfläche (in X-Y Ebene) verschoben werden, bis die optischen Achsen der Linsen ausgerichtet sind. Wie zu Fig. 5 der WO 20080906822 A1 beschrieben ist, kann man die Ausrichtung optisch beobachten, indem das Bild eines Projektors von unten durch das Linsenpaket auf eine Anzeigefläche projiziert wird. Die Ausrichtung kann auch gemäß Fig. 6 der WO 20080906822 A1 erfolgen, wobei die Linsen jeweils eine ringförmige Nut aufweisen, welche zentrisch um die optische Achse der Linse verläuft und diese Nuten optisch erfasst und auf einem x-y Tisch konzentrisch zueinander ausgerichtet werden. Nachteilig ist, dass das Zusammenstellen des gesamten Linsenpakets in einer Arbeitsstation erfolgt und dass die Position der Linsen nur in der x-y-Ebene also entlang der jeweiligen Referenzfläche der Linsen erfolgt, sodass man bei der Korrektur von Geometrieabweichungen bzw. Fertigungstoleranzen der Linsen stark limitiert ist. Der Abstand zwischen den Linsen und der Winkel der Linsen zueinander können nicht korrigiert werden.

Bei der Massenproduktion von kostengünstigen, kleinen Objektiven, wie insbesondere in Mobiltelefonen eingesetzt, kommt das aktive, optisch kontrollierte Positionieren der einzelnen Linsen nicht zur Anwendung, da dieses bei der Automation zu viel Zeit in Anspruch nehmen würde. Die Massenproduktion erfolgt dadurch, dass an einer Arbeitsstation alle Linsen nach einander mechanisch exakt im Linsenhalter befestigt werden. Die Linsen nacheinander an verschiedenen Arbeitsstationen einer Fertigungslinie mechanisch exakt in den Linsenhalter einzusetzen, ist hingegen nicht möglich, da eine derart exakte Positionierung des Linsenhalters in aufeinanderfolgenden Arbeitsstationen einer Fertigungslinie nicht möglich ist, bzw. eine derart exakte Positionierung des Linsenhalters in aufeinanderfolgenden Arbeitsstationen technisch aufwändig und zeitintensiv wäre. Die rein mechanische Positionierung der Linsen im Linsenhalter hat zudem den Nachteil, dass Unregelmäßigkeiten der Linsengeometrie und der Passflächen nicht korrigierbar sind und daher die Linsen und der Linsenhalter mit sehr hoher Genauigkeit gefertigt werden müssen und somit teuer sind. Als besonders nachteilig an dem nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Massenproduktion von Linsen haben sich einerseits der hohe Zeitaufwand beim Zusammenstellen aller Linsen in einer Arbeitsstation und andererseits der hohe Ausschuss herausgestellt.

Eine Massenproduktion von Linsenpaketen bzw. Objektiven in Linienfertigung wäre wünschenswert, da in diesem Fall die Taktzeit für die Linsenproduktion auf jene Zeit beschränkt werden kann, welche für das Positionieren und Fügen einer Linse des Linsen Pakets maximal benötigt wird. Bei der Linienfertigung wird ein Teileträger durch eine Transportvorrichtung relativ zu den Arbeitsstationen bewegt, wobei der Teileträger meist getaktet jeweils an einer definierten Position innerhalb des Arbeitsbereichs jeder Arbeitsstation gestoppt wird. Die Positioniergenauigkeit der Transportvorrichtung liegt dabei typischerweise bei zirka 50 μηι somit deutlich unter jener Positioniergenauigkeit von 2 μηι welche für das Einsetzten der Linsen gefordert ist.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine schnelle und exakte Massenfertigung von Linsenpaketen bzw. Objektiven bereit zu stellen.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem in Anspruch 1 beschriebenen Verfahren gelöst, nämlich indem das Zusammenstellen von Linsenpaketen aus mehreren Linsen erfolgt indem in zumindest einer Arbeitsstation zumindest eine Linse mit aktiver optischer Ausrichtung an einem Bauteilträger, einem am Bauteilträger befindlichen Bauteil oder an zumindest einer zuvor am Bauteilträger eingesetzten Linse befestigt wird, indem:

im ersten Schritt die Arbeitsstation mit einem Greifer eine Linse aufnimmt und in einer Bearbeitungsposition relativ zum Teileträger positioniert;

im nächsten Schritt in der Arbeitsstation die Position und Ausrichtung der im Greifer gehaltenen Linse relativ zum Bauteilträger, dem am Bauteilträger befindlichen Bauteil oder zumindest einer zuvor am Bauteilträger eingesetzten Linse überprüft wird, indem der Strahlengang einer optischen Messvorrichtung durch die im Greifer befindliche Linse und alle bereits im Bauteilträger befindlichen Linsen geführt wird;

im nächsten Schritt durch eine Datenverarbeitungsanlage aus den Daten der optischen Messvorrichtung Lageabweichungen der Linse ermittelt werden und die Position und/oder Ausrichtung der im Greifer befindlichen Linse relativ zum Bauteilträger, dem am Bauteilträger befindlichen Bauteil oder zumindest einer zuvor am Bauteilträger eingesetzten Linse geändert wird bis keine oder eine zulässige Lageabweichung vorliegt;

im nächsten Schritt die im Greifer gehaltene Linse am Bauteilträger, dem am Bauteilträger befindlichen Bauteil oder zumindest einer zuvor am Bauteilträger eingesetzten Linse fixiert wird; im nächsten Schritt der Greifer die Linse los lässt und mit dem ersten Schritt fortgesetzt wird. In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante werden die Linsen in Linienfertigung in aufeinanderfolgenden Arbeitsstationen zusammengefügt, wobei das Positionieren der Linsen mit aktiver optischer Ausrichtung erfolgt. Dadurch können Lageabweichungen des Teilehalters im Arbeitsbereich der Arbeitsstation ausgeglichen werden und zudem können Abweichungen der Linsengeometrie ausgeglichen werden.

In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante werden zumindest zwei Linsen eines Linsenpakets nacheinander in einer Arbeitsstation zusammengesetzt, wobei das Positionieren der Linsen mit den genannten Schritten erfolgt.

Beim Einsetzen einer Linse erfolgt das Ausrichten dieser Linse zu den bereits eingesetzten Linsen bevorzugt unter optischer Kontrolle einer Kamera, welche ein Testbild durch die Linsen hindurch aufnimmt. Um mit der Kamera das Testbild korrekt abbilden zu können, sind im Greifer der Arbeitsstation die jeweils zur Fertigstellung des Linsenpakets noch fehlenden Linsen fixiert. Von einer Datenverarbeitungsanlage wird das in der Arbeitsstation aufgenommene Bild mit einer gespeicherten idealen Abbildung des Testbild verglichen und die Position der einzusetzenden Linse verändert, bis das aufgenommene Bild der idealen Abbildung mit der geforderten Genauigkeit entspricht. Eine andere Möglichkeit ist eine reale Abbildung des Testbilds durch das unvollständige Linsenpaket mit der Kamera in der Arbeitsstation aufzunehmen und mit einer gespeicherten idealen Abbildung des Testbilds, aufgenommen durch eine ideale Version des unvollständigen Linsenpakets, zu vergleichen. Eine ideale

Abbildung erhält man durch Aufnahme des Testbilds durch ein Linsenpaket, das Linsen ohne Formabweichung im idealen Abstand zueinander aufweist. Bevorzugt kann alternativ in jeder Arbeitsstation ein individuelles Testbild verwendet werden, welches durch die in der jeweiligen Arbeitsstation vorhandenen Linsen betrachtet dasselbe Bild ergibt.

Die Linsenpakete werden in bzw. auf Teileträgern zusammengesetzt, welche bevorzugt durch eine Transportvorrichtung getaktet von Arbeitsstation zu Arbeitsstation transportiert werden, beispielsweise durch eine Transportkette. Im Teileträger kann zuerst ein Linsenhalter platziert werden, in bzw. auf weichen nachfolgend die Linsen eingesetzt werden. Bevorzugt weisen die Linsen je einen Befestigungsabschnitt, welcher beispielsweise ringförmig den optisch wirksamen Bereich der Linse umgibt, auf, sodass die Linsen direkt aneinander befestigt werden können und das Vorsehen eines Linsenhalters entfallen kann. Solche Linsen, bzw. so zusammengesetzte Linsenpakete sind beispielsweise aus der WO 2008096822 A1 und der WO 2005057264 A1 bekannt.

Bevorzugt bestehen die Linsen aus Kunststoff und werden im Spritzgussverfahren hergestellt. Bevorzugt werden der Befestigungsabschnitt und die Linse als monolithischer Körper im Spritzgussverfahren hergestellt.

Die jeweils einzusetzende Linse wird durch die Arbeitsstation bevorzugt beabstandet über der bereits davor eingesetzten Linse grob positioniert, sodass ein Spalt zwischen den Linsen vorliegt. Die Position der einzusetzenden Linse wird dann mit der Arbeitsstation variiert, bis die einzusetzende Linse ideal ausgerichtet ist, wobei die Linse auch nach dem Ausrichten einen Spalt zu der bereits davor eingesetzten Linse aufweist. Die einzusetzende Linse wird in der idealen Position fixiert. Vorteilhaft an dieser besonders bevorzugten Variante ist, dass die Linsen keine exakten Passflächen aufweisen brauchen, da diese beabstandet zueinander positioniert werden und die Distanz und Ausrichtung somit nur durch die aktive optische Ausrichtung vorgegeben ist. Der Abstand bzw. der Spalt zwischen den Linsen wird bevorzugt an zumindest drei Stellen mit Material, bevorzugt einem Klebstoff, gefüllt, sodass der Abstand beibehalten wird, wenn die Linse nicht mehr vom Greifer der Arbeitsstation gehalten ist. Bevorzugt lässt der Greifer der Arbeitsstation die Linse los, sobald eine initiale Aushärtung des Klebstoffs erfolgt ist, sodass dieser seine Form nicht mehr ändert. Das vollständige Aushärten des Klebstoffs kann während des Transports durch die weiteren Arbeitsstationen erfolgen, oder nach erfolgter Platzierung aller Linsen. Der zur initialen Fixierung verwendete Klebstoff kann in späteren Schritten mit zusätzlichem Klebstoff ergänzt werden, beispielsweise um den ganzen Spalt zwischen den Linsen abzudichten, oder um einen dauerhafte Fixierung der Linsen zu erreichen.

Bevorzugt erfolgt das initiale Fixieren der Linsen zueinander durch Kleben. Das Kleben kann durch Klebeauftrag nach Ausrichtung der jeweiligen Linse in der Arbeitsstation erfolgen. Das Kleben kann alternativ dadurch erfolgen, dass der Klebeauftrag bereits vor dem Ausrichten der Linse erfolgt, wobei der Kleber erst nach beendeter Ausrichtung aushärtet.

Die Arbeitsstationen zum Einsetzen der Linsen können unmittelbar aufeinanderfolgen, sodass der Teileträger von einer Arbeitsstation beim nächsten Takt bereits in die nächste Arbeitsstation gelangt. Alternativ können zwischen den Arbeitsstationen zum Einsetzen eine oder mehrere andere Arbeitsstationen oder Leerpositionen vorhanden sein. Als Leerposition ist eine Position des Teilehalters zu verstehen, an welchem keine Arbeitsschritte am Halter vorgenommen werden. Solche Leerpositionen sind insbesondere nach einer Arbeitsstation zum Einsetzen einer Linse vorteilhaft, wenn das Aushärten des Klebers innerhalb der Taktzeit nicht möglich ist, bzw. die Taktzeit durch das Warten aufs Aushärten verlängert würde. Als eine andere Arbeitsstation zwischen zwei Arbeitsstationen zum Einsetzen der Linsen kommt insbesondere eine Arbeitsstation zum Vornehmen eines Klebeauftrags in Frage, sodass die nächste Linse nur noch auf den bereits erfolgten Klebeauftrag aufgesetzt und ausgerichtet zu werden braucht. Nach erfolgter Ausrichtung kann der Klebeauftrag beispielsweise durch UV-Licht beschleunigt zur Aushärtung gebracht werden.

Die Taktzeit der gegenständlichen Fertigungslinie ist bestimmt durch jene Zeit, welche maximal zum Ausrichten und initialem Fügen einer Linse in einer Arbeitsstation benötigt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausrichten der Linse mit Testbildern und Kamera ist vorteilhaft, da es relativ günstig aufgebaut ist und schnell arbeitet.

Die gegenständliche Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung dieses aktiven optischen Ausrichtungsverfahrens beschränkt. Vielmehr ist jedes aktive optische Ausrichtungsverfahren geeignet, wobei zwischen der benötigten Zeit zum Ausrichten und der erreichbaren Genauigkeit abzuwägen ist.

Die Erfindung wird beispielhaft an Hand von Zeichnungen veranschaulicht:

Fig. 1 : zeigt schematisch einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Fertigungslinie mit zwei

Arbeitsstationen in perspektivischer Ansicht.

Fig. 2: zeigt schematisch eine beispielhafte erfindungsgemäße Arbeitsstation in perspektivischer Ansicht in drei verschiedenen Stellungen beim Positioniervorgang einer Linse.

Fig. 3: zeigt schematisch eine erste Variante des Greifers dreier aufeinanderfolgender Arbeitsstationen einer beispielhaften erfindungsgemäßen Fertigungslinie.

Fig. 4: zeigt schematisch eine zweite Variante des Greifers dreier aufeinanderfolgender Arbeitsstationen einer beispielhaften erfindungsgemäßen Fertigungslinie.

Fig. 5: zeigt schematisch eine erste Variante zum Zusammenstellen eines Linsenpakets in drei aufeinanderfolgenden Arbeitsstationen einer beispielhaften erfindungsgemäßen

Fertigungslinie.

Fig. 6: zeigt schematisch eine zweite Variante zum Zusammenstellen eines Linsenpakets in vier aufeinanderfolgenden Arbeitsstationen einer beispielhaften erfindungsgemäßen Fertigungslinie.

Fig. 7: zeigt schematisch eine Variante zum Zusammenstellen eines Linsenpakets direkt am

Bildsensor in vier aufeinanderfolgenden Arbeitsstationen einer beispielhaften erfindungsgemäßen Fertigungslinie.

Fig. 8: zeigt das Flussdiagramm des bevorzugten erfindungsgemäßen Positionierverfahrens einer Linse mit einer erfindungsgemäßen Arbeitsstation.

Fig. 9: zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fertigungslinie bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einheitlichen Arbeitsstationen.

Fig. 10: zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fertigungslinie bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einheitlich aufgebauten Arbeitsstationen. Fig. 11 : zeigt eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Fertigungslinie, bei welcher zwischen zwei Arbeitsstationen in denen Linsen eingesetzt werden eine Klebeauftragsstation vorhanden ist.

Fig. 12: zeigt eine beispielhaft erfindungsgemäße Ausführungsvariante, bei welcher zumindest zwei Linsen eines Linsenpakets nacheinander in einer Arbeitsstation zusammengesetzt werden.

Einleitend sei klargestellt, dass die Figuren nur zur Verdeutlichung der Erfindung dienen, keinesfalls maßstabsgetreu sind oder reale Größenverhältnisse widergeben. Insbesondere die Form der einzusetzenden Linsen ist zufällig gewählt und rein beispielhaft zu verstehen. Sofern Angaben wie unten, oben, links, rechts etc. gewählt werden oder auf ein Koordinatensystem verwiesen wird, sind diese auf die Beispiele der Figuren bezogen und können bei Umsetzung der Erfindung natürlich durch andere Anordnung der Arbeitsstationen und der Transportvorrichtung anders realisiert werden. Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Koordinatensystem ist entsprechend auf die weiteren Figuren 3-7, 9-10 übertragbar, wobei die x-Achse in Richtung der Bewegungsrichtung der Transportvorrichtung verläuft und die z-Achse im Winkel von 90° zur x-Achse parallel zu den optischen Achsen der Linsenpakete nach oben. Der in Fig. 1 dargestellte beispielhafte Abschnitt einer erfindungsgemäßen Fertigungslinie umfasst zwei idente Arbeitsstationen 1 , eine Transportvorrichtung 2 und mehrere Teileträger 3, welche mit der Transportvorrichtung 2 getaktet zu den aufeinanderfolgenden Arbeitsstationen 1 bewegt werden. Durch die Transportvorrichtung 2 werden die Teileträger 3 mit geringer Genauigkeit unter der jeweiligen Arbeitsstation 1 platziert. Jede Arbeitsstation 1 weist einen Greifer 4 auf, welcher über ein Linearantriebssystem 5 schnell verfahren werden kann, um Linsen 6 aus einer Teilebereitstellungsstation 7 aufnehmen zu können und diese mit geringer Genauigkeit über dem Teileträger 3 positionieren zu können. Sobald die Linse 6 über dem Teileträger 3 positioniert ist, wird über eine optische Vorrichtung 8 die Ausrichtung der Linsen 6 zueinander erfasst und nachfolgend über eine Feinpositioniervorrichtung 9 die Ausrichtung der einzusetzenden Linse 6 vorgenommen. Die Feinpositioniervorrichtung 9 erlaubt bevorzugt eine Ausrichtung des Greifers 4 in sechs Achsen, beispielsweise kann die Feinpositioniervorrichtung 9 als Hexapod ausgeführt sein.

Der Greifer 4 hält die Linse 6 gegen die optische Vorrichtung 8, sodass die Linse 6 gegenüber der optischen Vorrichtung 8 eine definierte Position exakt einnimmt. Die Ausrichtung der Linse 6 gegenüber der optischen Vorrichtung 8 erfolgt bevorzugt bei Aufnahme aus der Teilebereitstellungsstation 7. Bei Ausrichtung der Linse 6 bezüglich des Teilehalters 3 bzw. der bereits im Teilehalter 3 eingesetzten Linse(n) wird die Position der einzusetzenden Linse 6 bezüglich der optischen Vorrichtung 8 nicht verändert, sondern die Linse 6 mitsamt der optischen Vorrichtung 8 durch die Feinpositioniervorrichtung 9 ausgerichtet. Das Ausrichten der Linse 6 erfolgt bevorzugt dadurch, dass eine Kamera bzw. einen Bildsensor ein Testbild 10 durch die optische Vorrichtung 8 und die Linse 6 hindurch abbildet. Wie in Fig. 1 dargestellt kann sich das Testbild 10 unterhalb des Linsenpakets befinden und der Bildsensor oberhalb des Linsenpakets. Das Testbild 10 kann sich vorteilhaft am Teileträger 3 befinden, sodass die erste eingesetzte Linse 6 eine fixe Relation zum Testbild 10 einnimmt, bevorzugt kann dabei bereits das Einsetzen der ersten Linse 6 unter optischer Überwachung erfolgen, sodass diese mit ihrer optischen Achse senkrecht auf das Zentrum des Testbilds 10 ausgerichtet ist.

Die Feinpositioniervorrichtung 9 kann alternativ zum Hexapod beispielsweise auch lineare Antriebe in x-, y- und/oder z-Richtung aufweisen, wobei bevorzugt zumindest eine zusätzliche Rotationsachse vorhanden ist, insbesondere um die Linse 6 um die z-Achse rotieren zu können. Die z-Achse ist dabei jene Achse des kartesischen Koordinatensystems, welche in etwa in Richtung der optischen Achse der Linse 6 verläuft.

Die Feinpositioniervorrichtung 9 kann auch zweigeteilt ausgeführt sein, wobei Antriebe der Feinpositioniervorrichtung 9 auf die optische Vorrichtung 8 wirken und Antriebe der Feinpositioniervorrichtung 9 auf den Greifer 4 wirken, also zwischen der optischen Vorrichtung 8 und dem Greifer 4. So kann beispielsweise zuerst die gesamte optische Vorrichtung 8 in der x-y Ebene und in z-Richtung auf das Testbild 10 bzw. den Bauteilträger 3 oder bereits eingesetzte Linsen 6 ausgerichtet werden und nachfolgend durch die Feinpositioniervorrichtung 9, die direkt auf den Greifer°4 wirkt, die Ausrichtung der einzusetzenden Linse 6 weiter verbessert werden. Beispielsweise kann die einzusetzende Linse 6 relativ zur optischen Vorrichtung 8 geschwenkt, oder um die eigene Achse gedreht werden.

In Fig. 2 ist ein und dieselbe erfindungsgemäße Arbeitsstation 1 zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten des Positioniervorgangs einer Linse 6 gezeigt. Im links dargestellten ersten Schritt wird eine einzusetzende Linse 6 durch den Greifer 4 aus der Teilebereitstellungsstation 7 entnommen und bevorzugt zeitgleich der Teileträger 3 in den Arbeitsbereich der Arbeitsstation 1 bewegt bzw. getaktet. Im in der Mitte dargestellten zweiten Schritt wird die einzusetzende Linse 6 mit der Linearantriebseinheit 5 über der bereits eingesetzten Linse 6 positioniert. Die Linearantriebseinheit 5 weist zumindest eine angetriebene Bewegungsachse auf, um zwischen der Teilebereitstellungsstation 7 und der Arbeitsposition über dem Teilehalter 3 bewegt werden zu können. Die Linearantriebseinheit 5 kann wie dargestellt auch zwei angetriebene Achsen aufweisen, wobei eine horizontal in einem Winkel von 90° zur

Transportvorrichtung 2 also in y-Richtung und die zweite angetriebene Achse senkrecht in einem Wnkel von 90° zur Transportvorrichtung 2 also in z-Richtung ausgerichtet sein kann. Zudem kann eine dritte angetriebene Achse parallel zur Bewegungsrichtung der Transportvorrichtung 2 vorhanden sein, also in x-Richtung. Die Positionierung durch die Linearantriebseinheit 5 erfolgt dabei typischerweise mit ca. 5/100 mm Genauigkeit (50 μηι) und ist ausreichend genau, um mit dem Bildsensor eine Abbildung des Testbilds 10 durch die Linse 6 vornehmen zu können. Da die geforderte Genauigkeit der Linsenpositionierung in etwa bei 2 μηι liegt, wird die Abbildung des Testbilds 10 eine Verzerrung und/oder unscharfe Bereiche aufweisen.

Aus diesen Abweichungen vom Idealbild kann durch eine Software die benötigte Positionskorrektur der einzusetzenden Linse 6 errechnet werden und wie im rechts dargestellten dritten Schritt durch die Feinpositioniervorrichtung 9 vorgenommen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Bildsensor der optischen Vorrichtung 8 laufend Abbildungen des Testbilds 10 aufnehmen und durch geregelte Bewegungsabläufe der Feinpositioniervorrichtung 9 die Abbildung des Testbilds 10 scharf bzw. richtig gestellt werden. Beispielsweise kann zuerst die optische Achse der optischen Vorrichtung 8 und der einzusetzende Linse 6 in der x-y Ebene auf das Zentrum des Testbilds 10 ausgerichtet werden, danach die z-Position also die Distanz der optischen Vorrichtung 8 und der Linse 6 zum Testbild 10 eingestellt werden und danach eine Verschwenkung der Linse 6 vorgenommen werden, um Verzerrungen des Testbilds auszugleichen. Abhängig davon, ob die erforderliche Genauigkeit nach diesen Schritten erreicht ist, können die Bewegungsabläufe erneut ausgeführt werden. Die genannten Bewegungsabläufe können auch in anderer Reihenfolg oder zeitgleich ausgeführt werden.

Nachdem die einzusetzende Linse 6 ausgerichtet ist, wird diese in dieser Position fixiert und der Greifer 4 kann diese loslassen (nicht dargestellt) und wieder zur Teilebereitstellungsstation 7 bewegt werden.

Das Fixieren kann durch Klebeauftrag erfolgen, die entsprechende Vorrichtung zur Vornahme des Klebeauftrags ist nicht dargestellt, diese kann vorzugsweise an der Linearantriebseinheit 5 befestigt sein und eine fixe Relation zu dieser aufweisen, da für den Klebeauftrag die Positioniergenauigkeit der Linearantriebseinheit 5 ausreichend ist. Der Klebeauftrag erfolgt zumindest an drei Punkten des Spalts zwischen den Linsen 6, um die Distanz der Linsen 6 zueinander an diesen Punkten zu fixieren.

Anstelle der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Linearantriebseinheit 5 könnte auch eine Einheit mit rotatorischen Achsen verwendet werden, beispielsweise ein 4- oder 6-Achs Roboter, um die grobe Positionierung vorzunehmen. Die Einheit zur groben Positionierung kann auch eine Kombination von linearen und rotatorischen Bewegungsachsen aufweisen.

Während der Positionierung und des Fixierens der einzusetzenden Linse 6 wird in der

Teilebereitstellungsstation 7 die nächste Linse 6 in die Entnahmeposition gebracht, welche dann in den folgenden Teileträger 3 in gleicher weise eingesetzt wird. Die Linsen 6 können der Teilebereitstellungsstation 7 zum Beispiel über eine Rutsche zugeführt werden, oder aktiv in die Entnahmeposition transportiert, beispielsweise geschoben, werden. Alternativ könnte auch die nächste Linse 6 von der Teilebereitstellungstation 7 aktiv an den Greifer 4 übergeben werden, beispielsweise indem ein Roboter die Linse 6 von einer Palette oder einem Fließband entnimmt und an den Greifer 4 übergibt. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die jeweilige Arbeitsstation nur eine Versteilvorrichtung aufweist, welche fein genug positionierbar ist, um die Lageabweichung der Transportvorrichtung 2 auszugleichen und einen ausreichenden Bewegungsbereich aufweist, um Linsen 6 aufnehmen zu können. Das kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Linsen 6 in unmittelbarer Nähe zur Arbeitsposition bereitgestellt werden, oder durch eine Bereitstellungsvorrichtung direkt in der Arbeitsposition an den Greifer 4 übergeben werden. In diesen Fällen kann eine erfindungsgemäße Arbeitsstation 1 nur eine Feinpositioniervorrichtung 9 aufweisen und keine zweite Positioniervorrichtung zum schnellen, aber zu ungenauen positionieren.

In Fig. 3 sind drei optische Vorrichtungen 1 1 , 12, 13 dreier aufeinanderfolgender Arbeitsstationen 1 einer beispielhaften erfindungsgemäßen Fertigungslinie im Detail gezeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die jeweils in den Arbeitsstationen einzusetzenden Linsen und die Linsen im Teilehalter 3 nicht dargestellt. Jede Arbeitsstation weist ein Testbild 10 und eine Kamera 14 auf. Als Testbild 10 ist ein Objekt (bzw. eine Darstellung) zu verstehen, welches von der Kamera 14 bzw. einem Bildsensor aufgenommen werden kann und Informationen enthält, welche zur Ausrichtung der Linsen 6 herangezogen werden können. Das Testbild 10 kann für alle Arbeitsstationen 1 ident sein. Als Testbild 10 kommen Kameratestbilder z.B. in Form von schwarz-weiß Abbildungen, physische Objekte wie beispielsweise ein Rastergitter, digitale Anzeigen in Form von hochauflösenden Anzeigeflächen oder Projektionen in Frage. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, kann sich das Testbild 10 oberhalb der optischen Vorrichtung 11 , 12, 13 befinden und die Kamera 14 unterhalb des Teileträger 3. Der Teileträger 3 weist ein Loch oder eine transparente Scheibe auf, sodass die Kamera 14 durch den Teileträger 3 hindurch Aufnahmen machen kann. Die optischen Vorrichtungen 11 , 12, 13 weisen einen Hohlkörper insbesondere einen Zylinder auf, dessen Öffnung zentral über der einzusetzenden Linse 6 angeordnet ist und so den Weg von der Kamera 14 zum Testbild 10 freigibt.

Da in jeder Arbeitsstation 1 eine andere Linse 6 an einer jeweils anderen Position des Linsenpakets einzusetzen ist, sind die optischen Vorrichtungen 1 1 , 12, 13 unterschiedlich ausgestaltet. In der ersten Arbeitsstation 1 mit der optischen Vorrichtung 11 , wird die drittletzte Linse 6 des Linsenpakets eingesetzt, daher sind im Hohlkörper der optischen Vorrichtung 11 optische Elemente 15, 16 angebracht, welche bevorzugt ident zur vorletzten und letzten einzusetzenden Linse 6 sind. Die optischen Elemente 15, 16 sollten dabei besonders exakt gefertigt sein, sodass sie kaum bis keine Abweichung von der Sollform der Linsen 6 aufweisen. Die optischen Elemente 15, 16 sind mit Abstandhaltern im Hohlkörper fixiert, welche den idealen Abstand herstellen, welchen zwei ideale Linsen 6 nach dem Fügen aufweisen sollen.

In der zweiten Arbeitsstation ist die vorletzte einzusetzende Linse 6 einzusetzen. Die optische Vorrichtung 12 weist daher nur noch ein optisches Element 15 auf, welches eine ideale Version der letzten einzusetzenden Linse 6 darstellt. In der dritten Arbeitsstation wird die letzte Linse 6 eingesetzt, die optische Vorrichtung 13 braucht daher kein optisches Element aufzuweisen. Anders formuliert weist die Arbeitsstation zum Einsetzen der letzten Linse einen Greifer 4 auf, der den optischen Pfad zwischen Kamera 14 und Testbild 10 freigibt. Die Arbeitsstation zum Einsetzen der letzten Linse kann daher auch unterschiedlich zu den vorangegangenen Arbeitsstationen ausgeführt sein, da die letzte Linse 6 nicht bezüglich einer optischen Vorrichtung 8 ausgerichtet zu werden braucht. In Fig. 3 sind ebenfalls drei optische Vorrichtungen 1 1 , 12, 13 dreier aufeinanderfolgender Arbeitsstationen 1 einer beispielhaften erfindungsgemäßen Fertigungslinie im Detail gezeigt, wobei die Kameras 14 oberhalb der optischen Vorrichtungen 11 , 12, 13 angebracht sind und die Testbilder 10 unterhalb der Teileträger 10.

In Fig. 5 sind die Arbeitsstationen der Fig. 3 mit Klebstoff-Applikatoren 17 zur Fertigung eines Linsenpakets, umfassend die Linsen 18, 19, 20 und 21 , dargestellt. Der Transport bzw. die Taktung der Teileträger 3 erfolgt von links nach rechts. Die erste Linse 18 wurde im Beispiel der Fig. 5 bereits vor Erreichen der linken Arbeitsstation eingesetzt. In der linken Arbeitsstation wird die Linse 19, welche die zweite Linse des Linsenpakets darstellt, vom Greifer 4 aufgenommen und gemeinsam mit der optischen Vorrichtung 1 1 so positioniert, dass die Kamera 14 eine scharfe, unverzerrte Aufnahme des Testbilds 10 aufnimmt. In dieser Position wird durch die Klebstoffapplikatoren 17 der ersten Arbeitsstation der Spalt zwischen der Linse 18 und der Linse 19 an zumindest drei Stellen mit Klebstoff gefüllt und der Greifer 4 in dieser Position belassen, bis der Klebstoff ausreichende Formstabilität aufweist. Zeitgleich wird in der mittleren Arbeitsstation die Linse 20, welche die dritte Linse des Linsenpakets darstellt, vom Greifer 4 aufgenommen und mit der optischen Vorrichtung 12 so positioniert, dass die Kamera 14 eine scharfe, unverzerrte Aufnahme des Testbilds 10 aufnimmt. In dieser Position wird durch die Klebstoffapplikatoren 17 der zweiten Arbeitsstation der Spalt zwischen der Linse 19 und der Linse 20 an zumindest drei Stellen mit Klebstoff gefüllt und der Greifer 4 in dieser Position belassen, bis der Klebstoff ausreichende Formstabilität aufweist.

Zeitgleich wird in der rechten Arbeitsstation die Linse 21 , welche die vierte und somit letzte Linse des Linsenpakets darstellt, vom Greifer 4 aufgenommen und so positioniert, dass die Kamera 14 eine scharfe, unverzerrte Aufnahme des Testbilds 10 aufnimmt. In dieser Position wird durch die Klebstoffapplikatoren 17 der dritten Arbeitsstation der Spalt zwischen der

Linse 20 und der Linse 21 an zumindest drei Stellen mit Klebstoff gefüllt und der Greifer 4 in dieser Position belassen, bis der Klebstoff ausreichende Formstabilität aufweist.

Sobald jede hinzugefügte Linse 19, 20, 21 in der jeweiligen Arbeitsstation ausreichend fixiert ist und die Greifer 4 aller Arbeitsstationen gelöst sind, werden die Teileträger 3 mit der Transportvorrichtung 2 weiterbewegt bzw. getaktet und jede Arbeitsstation führt die genannten Arbeitsschritte am nächsten Teileträger 3 durch.

In Fig. 6 sind vier Arbeitsstationen einer beispielhaften erfindungsgemäßen Fertigungslinie gezeigt, wobei bereits das Einsetzen der ersten Linse 21 mit aktiver optischer Ausrichtung erfolgt. Die Linse 21 wird beispielsweise auf einer Blende 26 befestigt. Im Beispiel der Fig. 6 befindet sich die Bildgebungseinheit in Form eines Bildsensor 25 oberhalb des Linsenpakets, wodurch die Linsen 18, 19, 20, 21 in umgekehrter Reihenfolge gegenüber der Fig. 5 platziert werden. Die optischen Elemente 22, 23, 24 sind in dieser Reihenfolge die idealen Versionen der Linsen 18, 19 und 20.

In der linken Arbeitsstation wird die Linse 21 , welche aus Blickrichtung des Bildsensors 25 die letzte Linse des Linsenpakets darstellt, vom Greifer 4 aufgenommen und mit der Feinpositioniervorrichtung 9 (nicht dargestellt) so positioniert, dass die Kamera 14 eine scharfe, unverzerrte und zentrierte Aufnahme des Testbilds 10 aufnimmt. In dieser Position wird durch die Klebstoffapplikatoren 17 der ersten Arbeitsstation der Spalt zwischen der Blende 26 und der Linse 21 an zumindest drei Stellen mit Klebstoff gefüllt und die Linse 21 in dieser Position belassen bis der Klebstoff ausreichende Formstabilität aufweist.

Zeitgleich werden in den folgenden drei Arbeitsstationen die Linsen 20, 19 und 18 in gleicher Weise ausgerichtet und fixiert. Wie in Fig. 6 gut zu erkennen ist, weist jede Arbeitsstation ein vollständiges Linsenpaket auf, wobei die noch fehlenden Linsen über der jeweils einzusetzenden Linse in der Arbeitsstation fixiert sind. Nach Einsetzen der letzten Linse 18 in der vierten Arbeitsstation kann das fertige Linsenpaket entnommen werden und/oder in einer folgenden Arbeitsstation mit einem Bildsensor versehen werden, um eine Kamera zu bilden. Beispielsweise kann dies nach dem bekannten Verfahren erfolgen, indem das fertige Linsenpaket durch aktive optische Ausrichtung am Bildsensor befestigt wird, wobei das vom Bildsensor aufgenommene Bild zur Ausrichtung des fertigen Linsenpakets verwendet wird. In Fig. 7 ist eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Fertigungslinie gezeigt, bei welchem das Linsenpaket bereits am Bildsensor 25 der zu fertigenden Kamera zusammengestellt wird. Dazu ist am Teileträger 3 eine Platine 30 befestigt, auf welcher der Bildsensor 25 angebracht ist. In der ersten Arbeitsstation wird die erste Linse 18 aktiv optisch ausgerichtet und danach direkt an der Platine 30 mit fixer Ausrichtung zum Bildsensor 25 befestigt. Die aktive optische Positionierung erfolgt dabei mit dem Bildsensor 25 der späteren Kamera, dazu überträgt der Bildsensor 25 über ein Datenkabel oder mit einer drahtlosen Sendeeinrichtung Bilddaten an eine Datenverarbeitungsanlage. Im Fall eines Datenkabels kann dieses mit der Transportvorrichtung 2 mitgeführt werden, oder im jeweiligen Arbeitsbereich der

Arbeitsstationen mit einer Schnittstelle an der Platine 30 verbunden werden. Die Ausrichtung und Montage der weiteren Linsen 19, 20, 21 erfolgt in den weiteren drei Arbeitsstationen auf gleiche Weise. Vorteilhaft an dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist, dass nach der letzten Arbeitsstation bereits das fertige Kameramodul vorliegt und jede Linse 18, 19, 20, 21 bestmöglich auf den tatsächlichen Bildsensor 25 der Kamera ausgerichtet ist.

Zu allen zuvor und in Folge beispielhaft beschriebenen Fertigungslinien ist anzuführen, dass in einer oder mehreren folgenden Arbeitsstationen der erfindungsgemäßen Fertigungslinie noch weitere Elemente wie eine Blende 26 hinzugefügt, oder ein Gehäuse bzw. ein Tubus über dem Linsenpaket befestigt werden könnte. Zudem könnte noch eine Versiegelung des Linsenpakets vorgenommen werden indem in weiteren Arbeitsschritten der initial an zumindest drei Punkten verklebte Spalt zwischen den Linsen 6 mit Klebstoff oder einem anderen Füllmaterial verschlossen wird. Die Fertigungslinie kann vorteilhaft in einem Reinraum angeordnet sein, oder ein Maschinengehäuse aufweisen, in welchem Reinraumbedingungen aufrechterhalten werden können. Besonders vorteilhaft ist der geringe Platzbedarf der erfindungsgemäßen Fertigungslinie, wodurch der benötigte Reinraum eine sehr geringe Größe aufweisen kann. Zu den Linsen ist anzuführen, dass die dargestellte Form rein beispielhaft ist und dass die Befestigung der Linsen aneinander zwar vorteilhaft aber nicht zwingend notwendig ist. Beispielsweise könnten die Linsen auch Glas- oder Kunststofflinsen ohne eigenen Anschlussbereich sein, die aber jeweils mit einem eigenen ringförmigen Gehäuseabschnitt als Anschlussbereich versehen wurden. Zudem könnten Linsen ohne ringförmigen Anschlussbereich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch an einer Befestigungsstruktur befestigt werden, beispielsweise an drei oder mehr senkrechten Stäben, an welchen die Linsen punktförmig verklebt werden. Die Stäbe sind beispielsweise so anzuordnen, dass der Greifer 4 der Arbeitsstation die Linse von oben zwischen diesen einführen kann. Anstelle die Linsen 6 mit einem ringförmigen Anschlussbereich auszuführen, können diese auch mit zumindest drei lokalen Anschlussvorsprüngen ausgeführt sein, beispielsweise in Form von radialen Verbreiterungen. An den Punkten oder Flächen an denen die Verklebung stattfindet, können die Linsen 6 eine raue oder dreidimensionale Oberflächenstruktur, beispielsweise in Form von vor und/oder zurückspringenden Halbkugeln, aufweisen, um eine bessere Verankerung des Klebstoffs zu erreichen.

Die Linsen 6 können an den Anschlussbereichen mit einer licht-undurchlässigen Schicht versehen werden, um einen ungewünschten Strahlgang durch den Anschlussbereich bis an den Bildsensor der fertigen Kamera zu vermeiden. Diese Schicht kann in Form einer Beschichtung auf die Oberfläche des Anschlussbereichs aufgebracht werden, oder in Form einer Blende auf den Anschlussbereich geklebt werden, beispielsweise bereits vor Zuführung der Linsen 6 über die Teilebereitstellungsstation 7 oder durch zusätzliche Bearbeitungsstationen zwischen den Arbeitsstationen 1. Eine Blende kann beispielsweise auch bereits bei Herstellung der Linsen 6 in diese eingegossen werden. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass die Funktion einer

Blende durch Verwendung eines undurchsichtigen beispielsweise schwarzen Klebstoffs zur Befestigung der Linsen 6 realisiert wird.

Es ist anzuführen, dass die beabstandete Positionierung der Linsen 6 zueinander vorteilhaft ist, da eine Lagekorrektur der Linsen 6 in der z-Richtung und durch Schwenken möglich ist, beispielsweise um Abweichungen der Dicke der Linse 6 oder eine schräge optische Achse der Linse 6 auszugleichen. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich aber in ähnlicher Weise anwenden, wenn die Linsen 6 direkt aneinander liegen, also jeweils eine untere und obere Referenzfläche mit exaktem Abstand (exakte Dicke des Anschlussbereichs der Linsen 6) zueinander aufweisen. In diesem Fall ist durch die jeweilige Feinpositioniervorrichtung 9 der Arbeitsstationen lediglich die Lage der jeweils einzusetzenden Linse 6 in der x-y Ebene zu korrigieren, nach dem die einzusetzende Linse 6 mit dem Greifer 4 koplanar auf die Referenzfläche aufgesetzt wurde.

Als Verallgemeinerung sei angeführt, dass der Teileträger 3 eine Feinpositioniervorrichtung 9 aufweisen kann, beispielsweise zur exakten Positionierung des Teileträgers 3 bzw. der im Teileträgers 3 aufgenommenen Befestigungsstruktur oder Linsen 6 in der x-y Ebene und/oder in z-Richtung.

In Fig. 8 ist das erfindungsgemäße Positionierverfahren einer Linse 6 in einer Arbeitsstation 1 als Flussdiagramm dargestellt. Im ersten Schritt 31 nimmt der Greifer 4 eine Linse 6 auf und wird über dem Teileträger 3 positioniert, indem der Teileträger 3 durch die Transportvorrichtung 2 und der Greifer 4 durch die schnelle aber zu ungenaue Antriebseinheit in der jeweiligen Arbeitsposition positioniert werden.

Im zweiten Schritt 32 wird durch die Kamera 14 bzw. den Bildsensor 25 das Testbild 10 aufgenommen.

Im dritten Schritt 33 wird die Abweichung zur idealen Abbildung des Testbilds durch eine Datenverarbeitungsanlage ermittelt. Ist die Abweichung innerhalb der geforderten Toleranz, wird in Schritt 35 das Fügen der Linse 6 vorgenommen. Ist die Abweichung außerhalb der geforderten Toleranz wird aus der Abweichung ein Stell- oder Regelwert für die Feinpositioniervorrichtung 9 erstellt und die Ausrichtung der Linse 6 im vierten Schritt 34 entsprechend korrigiert.

Das Aufnehmen von Bildern in Schritt 33 und die Positionskorrektur in Schritt 34 können dabei annähernd in Echtzeit ablaufen, indem die Kamera 14 bzw. der Bildsensor 25 laufend Aufnahmen des Testbilds 10 erstellt.

Sobald das aufgenommene Bild der idealen Abbildung des Testbilds 10 entspricht, wird die

Schleife beendet und es erfolgt das Fügen im fünften Schritt 35. Sollte das Ausrichten der Linse aus irgendeinem Grund scheitern, kann nach einer vorgebbaren Zeit der Vorgang abgebrochen werden und zu Schritt 37 übergegangen werden. Abhängig von der Implementierung kann in Schritt 37 die Linse 6 vom Greifer 4 entfernt werden und die bereits davor platzierten Linsen als Ausschuss gekennzeichnet werden (keine weiteren Linsen 6 werden hinzugefügt), oder die

Linse 6 wird dennoch fixiert, falls die Abweichung durch Hinzufügen der noch fehlenden Linsen 6 potentiell ausgeglichen werden kann.

Nachdem in Schritt 35 die Linse 6 fixiert wurde, wird im sechsten Schritt 36 der Greifer 4 gelöst und kann somit eine neue Linse 6 aufnehmen. Da der in Fig. 8 dargestellte Prozess bevorzugt zeitlich parallel von allen Arbeitsstationen 1 vorgenommen wird, werden die Teileträger 3 weiter getaktet sobald alle Greifer 4 aller Arbeitsstationen 1 gelöst sind und der Prozess startet mit dem ersten Schritt 31 von neuem. In Fig. 9 ist eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fertigungslinie bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Vorteilhaft daran ist, dass die Komplexität der Arbeitsstation reduziert ist und alle Arbeitsstationen 1 ident aufgebaut sein können. Dazu wird für jede Arbeitsstation 1 eine individuelle ideale Abbildung 38 des Testbilds 10 verwendet. Im Beispiel der Fig. 9 ist das Testbild 10 ein regelmäßiges Raster.

Die individuelle ideale Abbildung 38 entspricht der Abbildung des Testbilds 10 durch ein ideales Linsenpaket. Das ideale Linsenpaket ist dabei von Arbeitsstation zu Arbeitsstation verschieden und entspricht dem Linsenpaket, welches nach Platzieren der einzusetzenden Linse 6 der jeweiligen Arbeitsstation 1 vorliegt.

Für die linke Arbeitsstation 1 bedeutet dies, dass die ideale Abbildung 38 eine Abbildung des Testbilds 10, aufgenommen durch ein ideales Linsenpaket bestehend aus idealen Versionen der Linse 18 und Linse 19, ist.

Für die mittlere Arbeitsstation 1 bedeutet dies, dass die ideale Abbildung 38 eine Abbildung des Testbilds 10, aufgenommen durch ein ideales Linsenpaket bestehend aus idealen Versionen der Linse 18, der Linse 19 und der Linse 20 ist.

Für die rechte Arbeitsstation 1 bedeutet dies, dass die ideale Abbildung 38 eine Abbildung des Testbilds 10, aufgenommen durch ein ideales Linsenpaket bestehend aus idealen Versionen der Linse 18, der Linse 19, der Linse 20 und der Linse 21 ist.

Nur die individuelle ideale Abbildung 38 der rechten Arbeitsstation zeigt das Bild, wie es tatsächlich von der fertigen Kamera idealerweise aufgezeichnet werden kann.

Da das Linsenpaket in den vorangehenden Arbeitsstationen 1 nicht vollständig ist, wird von deren Kameras 14 jeweils ein verzerrtes Bild aufgenommen. Da die individuelle ideale Abbildung 38 aber eben eine ideale Abbildung dieses verzerrten Bildes ist, kann die ideale Position der Linse 6 gefunden werden, indem das tatsächlich von Kamera 14 aufgenommene Bild durch Ausrichtung der Linse 6 der individuellen idealen Abbildung 38 angeglichen wird.

Der Prozess der Fig. 8 ist somit auch für die Arbeitsstationen 1 der Fig. 9 anwendbar. In Schritt 32 wird dabei mit Kamera 14 ein Bild durch das jeweilige Linsenpaket aufgenommen und in Schritt 33 mit einer Datenverarbeitungsanlage 39 mit der individuellen idealen Abbildung 38 verglichen. Wird eine Abweichung festgestellt, wird die Position der Linse 6 in Schritt 34 korrigiert und das von der Kamera 14 aufgenommen Bild wieder mit der individuellen idealen

Abbildung 38 verglichen.

Sobald das von der Kamera 14 aufgenommen Bild mit der erlaubten Toleranz der individuellen idealen Abbildung 38 entspricht, wird in Schritt 35 die Linse 6 fixiert, beispielsweise durch Klebeauftrag mit Klebstoffapplikatoren 17. Nach erfolgter ausreichender Aushärtung (beispielsweise beschleunigt durch Beleuchtung mit UV-Licht) wird in Schritt 36 der Greifer 4 gelöst.

Natürlich kann bei der Vorrichtung der Fig. 9 die Position der Kamera 14 und des Testbilds 10 getauscht werden, bzw. kann auch wie zur Fig. 7 ausgeführt, die Montage der Linsen 6 am Bildsensor 25 vorgenommen werden. In Fig. 1 können die optischen Vorrichtungen 8 aller Arbeitsstationen 1 ident ausgestaltet sein und/oder nur den Bildsensor 25 enthalten, wenn das Verfahren der Fig. 9 mit den individuellen idealen Abbildungen 38 angewandt wird.

Vorteilhaft an dieser Ausführungsvariante ist, dass zum Umrüsten der Vorrichtung für die Herstellung eines anderen Linsenpakets nicht die optischen Elemente in den Arbeitsstationen 1 getauscht werden müssen, wie dies bei den Vorrichtungen der Fig. 3-7 der Fall wäre. Es muss nur für jede Arbeitsstation eine individuelle ideale Abbildung 38 erstellt werden, wobei diese auch computergestützt angefertigt werden kann, ohne tatsächlich Abbildungen durch eine ideale Linse oder ein ideales Linsenpaket anfertigen zu müssen.

Wie in Fig. 10 veranschaulicht können anstelle der individuellen idealen Abbildungen 38 auch individuelle Testbilder 10 verwendet werden, welche jeweils durch die in der jeweiligen Arbeitsstation 1 vorhandenen Linsen betrachtet, dasselbe Bild ergeben. Anstelle des regelmäßigen Rasters müsste dann beispielsweise bei der linken Arbeitsstation ein nach außen gewölbtes Raster verwendet werden, welches also gegengleich zur individuellen idealen Abbildung 38 der linken Arbeitsstation verzerrt ist. Bei Verwendung von individuellen Testbildern 10 in den Arbeitsstationen können diese vorteilhaft an einem Bildschirm dargestellt werden, sodass die Arbeitsstationen einen identen Aufbau aufweisen können und die individuellen Testbilder einfach an das zu fertigende Linsenpaket angepasst werden können. Um in jeder Arbeitsstation 1 das verzerrte Testbild 10 als ein scharfes, unverzerrtes Testmuster bzw. Gitter abzubilden, kann es notwendig sein, dass der Bildschirm jeder Arbeitsstation 1 einen individuellen Abstand zum Greifer 4 bzw. zur einzusetzenden Linse 6 aufweist, oder zwischen dem Bildschirm 10 und dem Greifer 4 eine zusätzliche Optik vorhanden ist, beispielsweise in Form eines Zoom-Objektivs. Zudem ist es möglich, dass jede Kamera 14 der Arbeitsstationen 1 ein individuelles Objektiv oder ein individuell eingestelltes Zoom-Objektiv aufweist. Der Abstand des Bildschirms, bzw. das individuelle Objektiv und/oder die individuelle

Zoomeinstellung des Objektivs sind in der jeweiligen Arbeitsstation einmalig so einzustellen, dass bei idealer Ausrichtung der einzusetzenden Linse 6 mit der Kamera 14 ein scharfes unverzerrtes Raster aufgenommen wird. Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Ausführungsvariante der Fig. 10 ist, dass die Bildanalyse immer anhand eines regelmäßigen Rasters (oder eines anderen Musters) erfolgt, wodurch diese von einer

Datenverarbeitungsanlage in kürzerer Zeit durchführbar ist, als es bei verzerrten oder unscharfen Abbildungen der Fall wäre.

In Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung gezeigt, bei welcher zwischen zwei Arbeitsstationen 1 in denen Linsen 6 eingesetzt werden, eine Klebeauftragsstation 40 vorhanden ist. Die Positioniervorrichtungen der Arbeitsstationen 1 sind mit strichlierten Linien stark schematisch angedeutet. Die in Fig. 1 1 gezeigten Linsen 6 weisen an der oberen Seite des ringförmigen Anschlussbereichs einen erhöhten Steg auf, welcher einen erhöhten Rand zum inneren optischen Abschnitt der Linsen bildet. Am nach radial gesehen äußeren Bereich des Anschlussbereichs, welcher unterhalb des Steges liegt, erfolgt in der Klebeauftragsstation 40 der Klebeauftrag, wobei dieser rings um den erhöhten Steg erfolgen kann.

In der nachfolgenden Arbeitsstation 1 wird die einzusetzende Linse 6, welche an der unteren Seite des ringförmigen Anschlussbereichs entsprechend gegengleich zur oberen Seite des ringförmigen Anschlussbereichs der darunterliegenden Linse 6 ausgebildet ist, aktiv optisch ausgerichtet, wobei sich der Klebeauftrag gleichmäßig im Spalt zwischen den Linsen 6 verteilen wird und der erhöhte Steg verhindert, dass Klebstoff an den inneren optischen Teil der Linsen 6 gelangen kann. Ist die Linse 6 richtig positioniert, kann der Kleber beispielsweise durch UV- Lichtbestrahlung beschleunigt zum Aushärten gebracht werden. Vorteilhaft ist, dass der Zwischenraum zwischen den Linsen 6 dadurch versiegelt wird. Durch das vorgelagerte Auftragen des Klebstoffs kann zudem eventuell eine Reduktion der Taktzeit erreicht werden. Wie in Fig. 1 1 veranschaulicht ist, kann das Testbild 10, beispielsweise in Form eines Bildschirms zur Darstellung individueller Testbilder 10, auch oberhalb der jeweiligen Arbeitsstation 1 angebracht sein. Dazu ist der Greifer 4, bzw. das den Greifer 4 tragende Element nach oben hin offen. So kann das Testbild 10 beispielsweise sogar einige Meter Entfernung zum Greifer 4 aufweisen.

In Fig. 12 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, wobei in diesem Fall mehrere Linsen 6 an einer Arbeitsstation 1 eingesetzt werden. Der Teileträger 3 kann dabei automatisch oder manuell in der Arbeitsposition der Arbeitsstation 1 platziert werden. Weiters ist es möglich, dass der Teileträger 3 ein Teil der Arbeitsstation 1 ist, diese also nicht verlässt, wobei das fertige Linsenpaket nach Fertigstellung direkt in der Arbeitsstation 1 aus dem Teileträger 3 entnommen wird, sodass das nächste Linsenpakt am selben Teileträger 3 zusammengestellt werden kann. In der jeweiligen Arbeitsposition sind der Greifer 4 und der Teileträger 3 so positioniert, dass der Strahlengang vom Testbild 10 zur Kamera 14 durch die einzusetzende Linse 6 und die bereits eingesetzten Linsen verläuft. Das Testbild 10 wird von einem veränderlichen Display 41 angezeigt, sodass das Testbild 10 in Abhängigkeit der gerade einzusetzenden Linse, bzw. gemäß dem Fertigstellungsgrad des Linsenpakets geändert werden kann. Dadurch wird erreicht, dass das Bild der Kamera 14 unabhängig vom Fertigstellungsgrad des Linsenpakets immer eine unverzerrte Aufnahme des Testmusters ist. We veranschaulicht, kann es dabei nötig sein, dass das Display 41 eine Beweglichkeit in z-Richtung aufweist, um die Distanz zum Linsenpaket abhängig vom Zusammenstellungsgrad des Linsenpakets anzupassen, um das Testbild 10 in der jeweilige Schärfeebene zu positionieren.

Die erfindungsgemäße Ausführungsvariante des Verfahrens zum Zusammenstellen des Linsenpakets erfolgt dabei in folgenden Schritten:

- Aufnehmen der ersten einzusetzenden Linse 21 mit dem Greifer 4 der Arbeitsstation 1 und Platzieren der Linse 21 über dem Teileträger 3, - Feinpositionieren der ersten Linse 21 mit dem aktiven, optischen Ausrichtungsverfahren,

- Fügen der ersten Linse 21 ,

- Aufnehmen der zweiten einzusetzenden Linse 20 mit dem Greifer 4 der Arbeitsstation 1 und Positionieren über der bereits eingesetzten Linse 21 ,

- Feinpositionieren der zweite Linse 20 mit dem aktiven, optischen Ausrichtungsverfahren,

- Fügen der zweiten Linse 20,

- Aufnehmen der dritten einzusetzenden Linse 19 mit dem Greifer 4 der Arbeitsstation 1 und Positionieren über der zuvor eingesetzten Linse 20,

- Feinpositionieren der dritten Linse 19 mit dem aktiven, optischen Ausrichtungsverfahren, - Fügen der dritten Linse 19,

- Aufnehmen der vierten einzusetzenden Linse 18 mit dem Greifer 4 der Arbeitsstation 1 und Positionieren über der zuvor eingesetzten Linse 19,

- Feinpositionieren der vierten Linse 18 mit dem aktiven, optischen Ausrichtungsverfahren,

- Fügen der vierten Linse 18.

Wie dargestellt kann die Arbeitsstation 1 je einzusetzender Linse 18, 19, 20, 21 eine eigene Teilebereitstellungsstation 7 aufweisen. Alternativ bzw. zudem könnte die jeweils einzusetzende Linsen 6 beispielsweise von einem zusätzlichen Roboter an den Greifer 4 direkt in der Arbeitsposition über dem Teilehalter 3 übergeben werden. In dem Fall benötigt die Arbeitsstation 1 keine Linearantriebseinheit 5, um die unterschiedlichen Teilebereitstellungsstationen 7 anzufahren.

Vorteilhaft an der Vorrichtung der Fig. 12 ist der geringere Platzbedarf, sowie die geringeren Anschaffungskosten gegenüber einer Fertigungslinie mit einer Arbeitsstation 1 pro einzusetzender Linse 6. Nachteilig ist die längere Herstellungszeit je Linsenpaket gegenüber der erfindungsgemäßen Ausführungsvariante mit Linienfertigung.

Die Erfindung wurde anhand von mehreren beispielhaften Ausführungsvarianten beschrieben, der Schutz des Patents soll aber keinesfalls auf diese beschränkt sein und richtet sich nach den in den Ansprüchen beschriebenen Gegenständen. Insbesondere das unterschiedliche Kombinieren der verschiedenen, zu den einzelnen Varianten beschriebenen, erfindungsgemäßen Merkmale ist im Rahmen des fachmännischen Hadelns möglich.